第8場-智能電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)發(fā)展課件

1智能電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)發(fā)展2010中國電網(wǎng)調(diào)度智能化發(fā)展峰會，北京，2010年12月11-12日1智能電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)發(fā)展2010中國電網(wǎng)調(diào)度智能化發(fā)展峰會21、引言2、歷史回顧和未來發(fā)展思路3、（二次系統(tǒng)）技術(shù)發(fā)展的突破4、未來電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)5、幾個值得關(guān)注的技術(shù)問題6、應用案例7、結(jié)論21、引言31、引言31、引言全球資源環(huán)境壓力不斷增大電力市場化進程不斷深入用戶對電能質(zhì)量要求不斷提升一次、二次系統(tǒng)并不適應4國際建設智能電網(wǎng)的動因全球資源環(huán)境壓力不斷增大4國際建設智能電網(wǎng)的動因我國建設智能電網(wǎng)的動因電網(wǎng)發(fā)展的需求：滿足大規(guī)模能源遠距離輸送的需求資源和環(huán)境壓力：電網(wǎng)需要承載更多的大規(guī)?？稍偕头植际侥茉窗l(fā)電提高電網(wǎng)優(yōu)化配置資源的能力和水平提高電力系統(tǒng)的能效水平建立基于用戶互動的新型電網(wǎng)運行模式電網(wǎng)需要支撐我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展5我國建設智能電網(wǎng)的動因電網(wǎng)發(fā)展的需求：滿足大規(guī)模能源遠距離輸智能電網(wǎng)的特征數(shù)字化互動性自愈可接入可再生能源發(fā)電資源優(yōu)化配置精益化6智能電網(wǎng)的特征數(shù)字化67需要考慮兩方面問題物理電力系統(tǒng)調(diào)度控制系統(tǒng)電力流信息流需要兩者共同發(fā)展才能實現(xiàn)SmartGrid使得Grid有優(yōu)美的表現(xiàn)，這主要通過Smart神經(jīng)中樞系統(tǒng)來實現(xiàn)的，SmartGrid更多討論的是神經(jīng)中樞系統(tǒng)。

7需要考慮兩方面問題物理電力系統(tǒng)調(diào)度控制8電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)變革需要滿足的條件電網(wǎng)的發(fā)展變化提出了新需求（需求驅(qū)動）技術(shù)發(fā)展為實現(xiàn)調(diào)度控制系統(tǒng)提供可能性（技術(shù)條件）適時提出相適應的調(diào)度控制系統(tǒng)構(gòu)想（理論創(chuàng)新）解決實現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)問題（技術(shù)創(chuàng)新）8電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)變革需要滿足的條件電網(wǎng)的發(fā)展變化提出了新需92、歷史回顧和未來發(fā)展思路92、歷史回顧和未來發(fā)展思路102.1歷史回顧上世紀60年代，電網(wǎng)調(diào)度控制依靠SCADASCADA提供眼、耳，部分手腳功能沒有實時網(wǎng)絡分析功能雖然有基于計算機的眼耳，但是缺少基于計算機的大腦經(jīng)驗型調(diào)度（1）第一階段102.1歷史回顧上世紀60年代，電網(wǎng)調(diào)度控制依靠SCAD111965年北美發(fā)生了大停電，當時調(diào)度控制手段不滿足要求（需求驅(qū)動）計算機遠動技術(shù)成熟，登月計劃（技術(shù)條件）1967年Dy-Liacco適時提出電網(wǎng)安全控制框架（理論創(chuàng)新）（2）變革的誘因111965年北美發(fā)生了大停電，當時調(diào)度控制手段不滿足要求（121969年Schweppe提出實時狀態(tài)估計的理論和實現(xiàn)技術(shù)；70年代開發(fā)成功EMS應用軟件，最早在美國AEP應用有實時網(wǎng)絡分析功能有了基于計算機的大腦，但需要依靠人類手工操作來完成分析型調(diào)度（3）EMS的出現(xiàn)121969年Schweppe提出實時狀態(tài)估計的理論和實現(xiàn)技131977年又一次發(fā)生北美大停電人類調(diào)度員應對電網(wǎng)復雜事件時反應能力不夠（需求驅(qū)動）數(shù)字仿真技術(shù)迅速發(fā)展（技術(shù)條件）1978年，EPRI組織開發(fā)DTS（技術(shù)創(chuàng)新）（4）DTS的出現(xiàn)131977年又一次發(fā)生北美大停電（4）DTS的出現(xiàn)141985－1988年完成4大電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA）引進工程；之后完成消化、吸收、再創(chuàng)新，開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的EMS;目前國內(nèi)的EMS/DTS已經(jīng)基本國產(chǎn)化。（5）我國的發(fā)展141985－1988年完成4大電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCAD15經(jīng)過近20年的發(fā)展，目前國內(nèi)EMS/DTS技術(shù)水平已達國際先進電網(wǎng)發(fā)展很快，而EMS的進展相對較小，與80年代相比并無實質(zhì)性變化傳統(tǒng)EMS已經(jīng)能夠滿足電網(wǎng)運行調(diào)度的需要？時間EMS技術(shù)水平1970198019902000國際國內(nèi)15經(jīng)過近20年的發(fā)展，目前國內(nèi)EMS/DTS技術(shù)水平已達國16停電前停電后2003年發(fā)生了814美加大停電，暴露出傳統(tǒng)EMS中的嚴重問題（需求驅(qū)動）2.2進一步發(fā)展的誘因（1）814美加大停電16停電前停電后2003年發(fā)生了814美加大停電，暴露出傳統(tǒng)17（2）反思什么是“根本原因”？電網(wǎng)規(guī)模擴大，“量變”引起“質(zhì)變”；電網(wǎng)變化規(guī)律復雜（相互關(guān)聯(lián)、制約）；對全局電網(wǎng)的知曉（Awareness）困難；對全局電網(wǎng)的評估困難；對全局電網(wǎng)的調(diào)度（控制）更困難17（2）反思什么是“根本原因”？18電網(wǎng)運行在(空間、時間、目標)三個方面表現(xiàn)出復雜性因此，我們對電網(wǎng)運行的調(diào)度控制也需要在三個方面進行有效協(xié)調(diào)需要從聯(lián)系的角度、從系統(tǒng)的角度觀察和解決問題。（3）進一步發(fā)展的構(gòu)想18（3）進一步發(fā)展的構(gòu)想（4）其他需求的變化發(fā)電側(cè)：資源和環(huán)境壓力---發(fā)電模式變化用電側(cè)：資源的優(yōu)化利用----用戶參與發(fā)生變化人類經(jīng)濟活動：電力市場19（4）其他需求的變化發(fā)電側(cè)：資源和環(huán)境壓力---發(fā)電模式20（5）技術(shù)發(fā)展提供了可能性現(xiàn)代量測、通信、計算機、自動化等技術(shù)快速發(fā)展促使我們：研究未來電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)前沿構(gòu)想（理論創(chuàng)新）并解決實現(xiàn)這一構(gòu)想的關(guān)鍵技術(shù)問題（技術(shù)創(chuàng)新）20（5）技術(shù)發(fā)展提供了可能性現(xiàn)代量測、通信、計算機、自動化21空間區(qū)域：分散自治的局部電網(wǎng)控制，分解協(xié)調(diào)的全局電網(wǎng)模型；時間尺度：規(guī)劃、計劃、調(diào)度、控制在時間尺度上的協(xié)調(diào)優(yōu)化；實現(xiàn)時間過程的協(xié)調(diào)；目標功能：安全、經(jīng)濟、電能質(zhì)量、環(huán)保等多目標協(xié)調(diào)優(yōu)化雖然以上概念過去都有實施，但重視不夠，需要在實際電網(wǎng)調(diào)度控制中具體落實。（6）三維協(xié)調(diào)的解決方案21空間區(qū)域：分散自治的局部電網(wǎng)控制，分解協(xié)調(diào)的全局電網(wǎng)模型223、（二次系統(tǒng)）技術(shù)發(fā)展的突破223、（二次系統(tǒng)）技術(shù)發(fā)展的突破23傳感器技術(shù)–電子式互感器，物聯(lián)網(wǎng)測量技術(shù)－同步測量（PMU）RTU測量有效值－解決穩(wěn)態(tài)問題，解決預防控制問題，解決靜態(tài)緊急控制問題PMU測量瞬時值－解決動態(tài)問題，解決動態(tài)緊急控制問題通信技術(shù)－光纖通信，全光纖網(wǎng)（包括變電站內(nèi)部）已有可能計算機技術(shù)－超級計算機，微機集群，云計算23傳感器技術(shù)–電子式互感器，物聯(lián)網(wǎng)244、未來電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)244、未來電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)4.1控制中心調(diào)度控制技術(shù)254.1控制中心調(diào)度控制技術(shù)25（1）控制中心信息支撐技術(shù)向分布式、一體化、標準開放的全面信息支撐發(fā)展集中式的主備機模式逐漸向分布式的多機系統(tǒng)發(fā)展軟件平臺將向基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源、基于中間件和智能代理的功能分布式軟件結(jié)構(gòu)發(fā)展實現(xiàn)面向服務的架構(gòu)。26（1）控制中心信息支撐技術(shù)向分布式、一體化、標準開放的全面信實現(xiàn)同源、完備、標準的分布式一體化數(shù)據(jù)和參數(shù)共享平臺。實現(xiàn)廠站和控制中心之間、同級控制中心相互之間以及控制中心內(nèi)部不同業(yè)務部門之間的分布式數(shù)據(jù)和參數(shù)共享。RTU將和PMU融合，SCADA將和WAMS融合，為電網(wǎng)在線分析決策和控制提供不同時間尺度的廣域測量數(shù)據(jù)。27實現(xiàn)同源、完備、標準的分布式一體化數(shù)據(jù)和參數(shù)共享平臺。27在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)向高靈敏度、高可靠性、智能價廉的方向發(fā)展智能的人機交互，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過更加友好的方式來實現(xiàn)多感官互動的人機交流，給調(diào)度員提供“數(shù)據(jù)量少、信息量大”的輸出28在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)向高靈敏度、高可靠性、智能價廉的方向發(fā)展28（2）電網(wǎng)安全防御類技術(shù)從局部向全局、從離線向在線、從基于邏輯的向基于分析的、從基于斷面的向基于過程的、從單一防御向綜合安全防御發(fā)展廣泛使用安全校核及輔助決策，進行網(wǎng)省協(xié)同安全校核，進行安全校核和輔助決策的滾動計算離線運行方式計算將縮短計算周期，實現(xiàn)在線計算，提高安全校核的精益程度。29（2）電網(wǎng)安全防御類技術(shù)從局部向全局、從離線向在線、從基于邏“實時”、“跟蹤”、“遞歸”地反映不同事件之間的變化，面向事件過程，持續(xù)進行N-1計算。需要進行繼電保護定值和安全自動裝置定值的在線校核。模糊繼電保護和安全穩(wěn)定控制之間的界限，實現(xiàn)廣域保護和控制一體化。電網(wǎng)穩(wěn)定控制將逐步向“在線計算、在線刷新策略表”的模式過渡。30“實時”、“跟蹤”、“遞歸”地反映不同事件之間的變化，面向事（3）電網(wǎng)運行優(yōu)化類技術(shù)向廠站和控制中心兩級分布式分解協(xié)調(diào)的調(diào)度控制模式發(fā)展實現(xiàn)規(guī)劃、計劃、調(diào)度、控制的時間尺度的優(yōu)化協(xié)調(diào)實現(xiàn)調(diào)度計劃應用和網(wǎng)絡分析應用之間的協(xié)調(diào)由調(diào)度員主動請求向計算機自動執(zhí)行發(fā)展，實現(xiàn)精益化、自動化、智能化、互動化31（3）電網(wǎng)運行優(yōu)化類技術(shù)向廠站和控制中心兩級分布式分解協(xié)調(diào)的適應大規(guī)?？稍偕茉唇尤?，開發(fā)相適應的調(diào)度控制技術(shù)，該技術(shù)充分考慮調(diào)度計劃、滾動計劃、實時調(diào)度、實時控制之間的協(xié)調(diào)，在各個環(huán)節(jié)消納不確定因素進行運行風險評估，基于風險安排阻塞調(diào)度32適應大規(guī)?？稍偕茉唇尤?，開發(fā)相適應的調(diào)度控制技術(shù)，該技術(shù)充（4）廣域動態(tài)監(jiān)測、分析和決策向基于廣域動態(tài)分析決策基礎上的廣域動態(tài)安全穩(wěn)定控制方向發(fā)展研究基于PMU/WAMS的高級應用，為電網(wǎng)廣域動態(tài)安全穩(wěn)定控制設計動態(tài)管理系統(tǒng)大腦，實現(xiàn)基于全局電網(wǎng)在線分析決策的安全穩(wěn)定控制利用PMU進行電網(wǎng)動態(tài)模型和參數(shù)在線辨識33（4）廣域動態(tài)監(jiān)測、分析和決策向基于廣域動態(tài)分析決策基礎上的4.2變電站自動化技術(shù)344.2變電站自動化技術(shù)34（1）電子式互感器互感器由電磁式向電子式發(fā)展，實現(xiàn)高可靠、高精度、全息、全景的信息測量目標實現(xiàn)電量和非電量全面的數(shù)據(jù)采集發(fā)展幾個關(guān)鍵技術(shù)：運行可靠性技術(shù)、測量品質(zhì)技術(shù)、標準與檢測技術(shù)35（1）電子式互感器互感器由電磁式向電子式發(fā)展，實現(xiàn)高可靠、高（2）變電站數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控向一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化發(fā)展，變電站設備實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)過程層數(shù)字化、間隔層一體化集成和站控層智能化實現(xiàn)RTU和PMU數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)遠動和保信系統(tǒng)的融合，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集與信息訪問平臺實現(xiàn)變電站廣域關(guān)聯(lián)、配合、交互36（2）變電站數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控向一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化發(fā)采用先進傳感器、通信、信息、自動控制、人工智能技術(shù)，對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一斷面無損采集，統(tǒng)一建立變電站實時全景模型廣域信息交互及信息安全防護技術(shù)，研究智能變電站運維和試驗技術(shù)，研究智能變電站的相關(guān)技術(shù)和標準體系37采用先進傳感器、通信、信息、自動控制、人工智能技術(shù)，對電網(wǎng)運（3）變電站內(nèi)智能化高級應用廠站和控制中心之間、廠站內(nèi)部各應用之間向分散、自治模式發(fā)展，實現(xiàn)高級應用的分布式智能化“變電站—調(diào)度中心兩級分布式分析決策”模式整合站內(nèi)不同專業(yè)分散功能，實現(xiàn)站內(nèi)高級數(shù)據(jù)處理、智能告警與綜合分析決策38（3）變電站內(nèi)智能化高級應用廠站和控制中心之間、廠站內(nèi)部各應（4）智能變電站傳統(tǒng)變電站發(fā)展為數(shù)字化變電站再發(fā)展到智能變電站39（4）智能變電站傳統(tǒng)變電站發(fā)展為數(shù)字化變電站394.3通信系統(tǒng)技術(shù)404.3通信系統(tǒng)技術(shù)40建立和全局電網(wǎng)分層分布調(diào)度控制相適應的通信系統(tǒng)建立信息通信標準規(guī)范體系，實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務流三流合一全光纖通信系統(tǒng)給基于網(wǎng)絡的控制提供了可能性（需要考慮時延對控制性能的影響）變電站內(nèi)部通信網(wǎng)絡化41建立和全局電網(wǎng)分層分布調(diào)度控制相適應的通信系統(tǒng)41研究通信保障技術(shù)、信息融合及信息分析技術(shù)、智能家庭能量控制及其與電網(wǎng)互動通信技術(shù)等，為智能電網(wǎng)各階段發(fā)展提供全面、及時和準確一致的信息支持實現(xiàn)智能電網(wǎng)信息與應用的高度融合與集成保證在突發(fā)事件、重大事故和自然災害事件出現(xiàn)時，能快速建立起事發(fā)地點與總部的通信鏈路，建立起對事發(fā)現(xiàn)場的通信調(diào)度指揮能力。42研究通信保障技術(shù)、信息融合及信息分析技術(shù)、智能家庭能量控制及5、幾個值得關(guān)注的技術(shù)問題435、幾個值得關(guān)注的技術(shù)問題43445.1分層分區(qū)的分布式建模技術(shù)按照調(diào)度機構(gòu)設置分層分區(qū)建模通過標準化技術(shù)、模型拼接、潮流匹配、在線自適應等值等技術(shù)，實現(xiàn)：分布式建模（保證責權(quán)清晰）全局電網(wǎng)模型的建立（滿足電網(wǎng)物理規(guī)律）局部電網(wǎng)控制中心功能的實現(xiàn)（空間維協(xié)調(diào)）445.1分層分區(qū)的分布式建模技術(shù)按照調(diào)度機構(gòu)設置分層分區(qū)45縱向（上下級）之間橫向（平級）之間（1）各級調(diào)度機構(gòu)之間的信息分層－輸電層面（水平）（2）控制中心和廠站之間的信息分層－變電層面（垂直）過去EMS如何建立網(wǎng)絡模型？未來EMS如何建立網(wǎng)絡模型？45縱向（上下級）之間（1）各級調(diào)度機構(gòu)之間的信息分層－465.2計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和軟件支持平臺技術(shù)代替主備機模式，過渡到基于集群計算機的分布式計算模式基于智能代理（MAS）的計算處理機制計算資源和計算任務的動態(tài)分配計算機負荷平衡機制適應信息分層的分布式數(shù)據(jù)庫465.2計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和軟件支持平臺技術(shù)代替主備機模475.3不同時間尺度信息的管理和應用秒級和毫秒級廣域RTU數(shù)據(jù)（秒級）、廣域PMU數(shù)據(jù)（毫秒級）的管理和應用。分階段實施。故障錄波數(shù)據(jù)（時間尺度更?。?/p>

多態(tài)數(shù)據(jù)的管理和綜合利用475.3不同時間尺度信息的管理和應用秒級和毫秒級485.4控制中心和變電站之間的互動

－智能代理技術(shù)（1）變電站內(nèi)部分散、自治：變電站內(nèi)部全數(shù)字化和網(wǎng)絡化。過去分別獨立的功能被集成、被融合；在外部少量協(xié)調(diào)情況下，獨立完成自身功能變電站對外的表現(xiàn)是一個黑匣子。外部電網(wǎng)變化作為變電站的輸入，變電站作為一個整體給出相應的響應（輸出），其內(nèi)部細節(jié)被屏蔽。485.4控制中心和變電站之間的互動

－智49作為一個獨立的系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站內(nèi)的狀態(tài)估計等高級應用功能，實現(xiàn)變電管理系統(tǒng)（SMS）接受電網(wǎng)控制中心的指令，實現(xiàn)保護定值的在線自適應修改；廣域保護裝置（SPS）和各種安全自動裝置的協(xié)調(diào)：在變電站之間（橫向）在變電站和電網(wǎng)控制中心之間（縱向）49作為一個獨立的系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站內(nèi)的狀態(tài)估計等高級應用功能（2）系統(tǒng)級控制中心將變電站作為一個節(jié)點，進行全局電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制中心對各變電站下達協(xié)調(diào)指令，實現(xiàn)全局電網(wǎng)的優(yōu)化運行50（2）系統(tǒng)級505.5PMU帶來的技術(shù)變革引入帶時標的同步相量信息，改變?nèi)祟惛兄锢黼娋W(wǎng)的手段，如何進而改善對電網(wǎng)的調(diào)度控制水平？RTU－SCADA－EMS高級應用軟件＝>穩(wěn)態(tài)監(jiān)視；預先、預防、預控；即時靜態(tài)緊急控制PMU－WAMS－基于PMU的高級應用DEMS

＝>動態(tài)監(jiān)視；即時動態(tài)緊急控制PMU基于物理響應，但需和數(shù)值仿真相結(jié)合515.5PMU帶來的技術(shù)變革引入帶時標的同步相量信息，改變5.6聚納大規(guī)?？稍偕茉措娫吹恼{(diào)度控制策略（1）特點隨機性、間歇性、不確定性需要大量配套常規(guī)可調(diào)節(jié)電源需要Smart的調(diào)度控制策略需要在時間尺度上逐級消納不確定性；需要在控制模式上分散自治，協(xié)調(diào)互動525.6聚納大規(guī)模可再生能源電源的調(diào)度控制策略（1）特點5253電網(wǎng)正常安全運行狀態(tài)下的優(yōu)化控制電網(wǎng)正常不安全運行狀態(tài)下的預防控制電網(wǎng)在緊急狀態(tài)下的安全控制靜態(tài)緊急動態(tài)緊急5.7電網(wǎng)實時閉環(huán)控制高級應用

53電網(wǎng)正常安全運行狀態(tài)下的優(yōu)化控制5.7電網(wǎng)實時閉環(huán)控制545.8新型人機交互和可視化認知科學原理和人機工程技術(shù)相結(jié)合利用地理信息（GIS）進行可視化表達；三維可視化表達（餅、柱、棒、流等，立體等高、輪廓、調(diào)控靈敏度、趨勢等）；視頻技術(shù)在人機交互中的應用。多感官生動的可視化表達545.8新型人機交互和可視化認知科學原理和人機工程技術(shù)6、應用案例

全局無功電壓控制（AVC）556、應用案例

全局無功電壓控制（AVC）5556為什么需要全局無功電壓控制？安全經(jīng)濟電能質(zhì)量國外法國EDF，80年代末近些年，意大利美國，尚屬空白56為什么需要全局無功電壓控制？國內(nèi)清華大學的工作1994年底，清華大學承擔國家八五科技攻關(guān)項目《電力系統(tǒng)全局準穩(wěn)態(tài)無功優(yōu)化閉環(huán)控制研究及示范工程》，85-720-10-382003-2005年，江蘇電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制系統(tǒng)2005-2007年，華北電網(wǎng)自動電壓控制57國內(nèi)清華大學的工作1994年底，清華大學承擔國家八五科技攻關(guān)2個國家級電網(wǎng)全部應用：國調(diào)、南網(wǎng)總調(diào)5個大區(qū)電網(wǎng)中應用4個，占4/5：華北、華東、華中、西北10個省級電網(wǎng)應用，占有率超過一半：江蘇、湖北、四川、北京、天津、重慶、河北、江西、山西、內(nèi)蒙古國內(nèi)應用2個國家級電網(wǎng)全部應用：國調(diào)、南網(wǎng)總調(diào)國內(nèi)應用美國PJM的應用情況2010年1月，在PJM控制中心系統(tǒng)部署，2月投入試運行。2010年9月，完成系統(tǒng)在線運行評估與測試59美國PJM的應用情況2010年1月，在PJM控制中心系統(tǒng)部系統(tǒng)網(wǎng)損JunJulAugSep控制前2027.72208.52056.11857.0控制后2001.22182.62030.91835.5下降量26.525.925.221.6百分比1.29%1.14%1.23%1.12%系統(tǒng)網(wǎng)損JunJulAugSep控制前2027.72208動態(tài)無功儲備JunJulAugSep控制前38288.341107.339957.636685.6控制后38740.441503.840386.536999.7增加量452.1396.5428.9314.1百分比1.18%0.96%1.07%0.84%動態(tài)無功儲備JunJulAugSep控制前38288.34基態(tài)電壓越限JunJulAugSep控制前12.614.715.918.2控制后4.24.96.15.0減少量8.49.89.813.2改善率99.71%99.63%98.66%99.56%基態(tài)電壓越限JunJulAugSep控制前12.614.71N-1后電壓越限平均越限個數(shù)控制前控制后故障后越上限934.2672.1

故障后越下限30.620.2故障后電壓跌落24.322.0N-1后電壓越限平均越限個數(shù)控制前控制后故障后越上限934.電壓穩(wěn)定裕度關(guān)鍵斷面EASTCENTRALWESTBED-BLAAPSOUTH控制前裕度(MW)29372315285331182567控制后裕度(MW)30532460310132362791電壓穩(wěn)定裕度關(guān)鍵斷面EASTCENTRALWESTBED-B根據(jù)在線統(tǒng)計結(jié)果，平均網(wǎng)損下降25.1MW，年節(jié)約電力2.2億度，按照$0.08/度估算，PJM年節(jié)能效益約1700萬美元。通過緩解電壓擁塞可降低實時購電價格，為PJM電力市場帶來巨大效益。提高供電可靠性帶來社會效益難以衡量65根據(jù)在線統(tǒng)計結(jié)果，平均網(wǎng)損下降25.1MW，年節(jié)約電力2.27、結(jié)論667、結(jié)論66適應經(jīng)濟社會發(fā)展，開展智能電網(wǎng)建設智能電網(wǎng)需要相適應的調(diào)度控制技術(shù)電網(wǎng)調(diào)度控制需要全方位的協(xié)調(diào)分散自治，分解協(xié)調(diào)，全局全面，實時閉環(huán)等是電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)未來發(fā)展需要追求的目標67適應經(jīng)濟社會發(fā)展，開展智能電網(wǎng)建設67謝謝！68謝謝！68演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！70智能電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)發(fā)展2010中國電網(wǎng)調(diào)度智能化發(fā)展峰會，北京，2010年12月11-12日1智能電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)發(fā)展2010中國電網(wǎng)調(diào)度智能化發(fā)展峰會711、引言2、歷史回顧和未來發(fā)展思路3、（二次系統(tǒng)）技術(shù)發(fā)展的突破4、未來電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)5、幾個值得關(guān)注的技術(shù)問題6、應用案例7、結(jié)論21、引言721、引言31、引言全球資源環(huán)境壓力不斷增大電力市場化進程不斷深入用戶對電能質(zhì)量要求不斷提升一次、二次系統(tǒng)并不適應73國際建設智能電網(wǎng)的動因全球資源環(huán)境壓力不斷增大4國際建設智能電網(wǎng)的動因我國建設智能電網(wǎng)的動因電網(wǎng)發(fā)展的需求：滿足大規(guī)模能源遠距離輸送的需求資源和環(huán)境壓力：電網(wǎng)需要承載更多的大規(guī)模可再生和分布式能源發(fā)電提高電網(wǎng)優(yōu)化配置資源的能力和水平提高電力系統(tǒng)的能效水平建立基于用戶互動的新型電網(wǎng)運行模式電網(wǎng)需要支撐我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展74我國建設智能電網(wǎng)的動因電網(wǎng)發(fā)展的需求：滿足大規(guī)模能源遠距離輸智能電網(wǎng)的特征數(shù)字化互動性自愈可接入可再生能源發(fā)電資源優(yōu)化配置精益化75智能電網(wǎng)的特征數(shù)字化676需要考慮兩方面問題物理電力系統(tǒng)調(diào)度控制系統(tǒng)電力流信息流需要兩者共同發(fā)展才能實現(xiàn)SmartGrid使得Grid有優(yōu)美的表現(xiàn)，這主要通過Smart神經(jīng)中樞系統(tǒng)來實現(xiàn)的，SmartGrid更多討論的是神經(jīng)中樞系統(tǒng)。

7需要考慮兩方面問題物理電力系統(tǒng)調(diào)度控制77電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)變革需要滿足的條件電網(wǎng)的發(fā)展變化提出了新需求（需求驅(qū)動）技術(shù)發(fā)展為實現(xiàn)調(diào)度控制系統(tǒng)提供可能性（技術(shù)條件）適時提出相適應的調(diào)度控制系統(tǒng)構(gòu)想（理論創(chuàng)新）解決實現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)問題（技術(shù)創(chuàng)新）8電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)變革需要滿足的條件電網(wǎng)的發(fā)展變化提出了新需782、歷史回顧和未來發(fā)展思路92、歷史回顧和未來發(fā)展思路792.1歷史回顧上世紀60年代，電網(wǎng)調(diào)度控制依靠SCADASCADA提供眼、耳，部分手腳功能沒有實時網(wǎng)絡分析功能雖然有基于計算機的眼耳，但是缺少基于計算機的大腦經(jīng)驗型調(diào)度（1）第一階段102.1歷史回顧上世紀60年代，電網(wǎng)調(diào)度控制依靠SCAD801965年北美發(fā)生了大停電，當時調(diào)度控制手段不滿足要求（需求驅(qū)動）計算機遠動技術(shù)成熟，登月計劃（技術(shù)條件）1967年Dy-Liacco適時提出電網(wǎng)安全控制框架（理論創(chuàng)新）（2）變革的誘因111965年北美發(fā)生了大停電，當時調(diào)度控制手段不滿足要求（811969年Schweppe提出實時狀態(tài)估計的理論和實現(xiàn)技術(shù)；70年代開發(fā)成功EMS應用軟件，最早在美國AEP應用有實時網(wǎng)絡分析功能有了基于計算機的大腦，但需要依靠人類手工操作來完成分析型調(diào)度（3）EMS的出現(xiàn)121969年Schweppe提出實時狀態(tài)估計的理論和實現(xiàn)技821977年又一次發(fā)生北美大停電人類調(diào)度員應對電網(wǎng)復雜事件時反應能力不夠（需求驅(qū)動）數(shù)字仿真技術(shù)迅速發(fā)展（技術(shù)條件）1978年，EPRI組織開發(fā)DTS（技術(shù)創(chuàng)新）（4）DTS的出現(xiàn)131977年又一次發(fā)生北美大停電（4）DTS的出現(xiàn)831985－1988年完成4大電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCADA）引進工程；之后完成消化、吸收、再創(chuàng)新，開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的EMS;目前國內(nèi)的EMS/DTS已經(jīng)基本國產(chǎn)化。（5）我國的發(fā)展141985－1988年完成4大電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)（SCAD84經(jīng)過近20年的發(fā)展，目前國內(nèi)EMS/DTS技術(shù)水平已達國際先進電網(wǎng)發(fā)展很快，而EMS的進展相對較小，與80年代相比并無實質(zhì)性變化傳統(tǒng)EMS已經(jīng)能夠滿足電網(wǎng)運行調(diào)度的需要？時間EMS技術(shù)水平1970198019902000國際國內(nèi)15經(jīng)過近20年的發(fā)展，目前國內(nèi)EMS/DTS技術(shù)水平已達國85停電前停電后2003年發(fā)生了814美加大停電，暴露出傳統(tǒng)EMS中的嚴重問題（需求驅(qū)動）2.2進一步發(fā)展的誘因（1）814美加大停電16停電前停電后2003年發(fā)生了814美加大停電，暴露出傳統(tǒng)86（2）反思什么是“根本原因”？電網(wǎng)規(guī)模擴大，“量變”引起“質(zhì)變”；電網(wǎng)變化規(guī)律復雜（相互關(guān)聯(lián)、制約）；對全局電網(wǎng)的知曉（Awareness）困難；對全局電網(wǎng)的評估困難；對全局電網(wǎng)的調(diào)度（控制）更困難17（2）反思什么是“根本原因”？87電網(wǎng)運行在(空間、時間、目標)三個方面表現(xiàn)出復雜性因此，我們對電網(wǎng)運行的調(diào)度控制也需要在三個方面進行有效協(xié)調(diào)需要從聯(lián)系的角度、從系統(tǒng)的角度觀察和解決問題。（3）進一步發(fā)展的構(gòu)想18（3）進一步發(fā)展的構(gòu)想（4）其他需求的變化發(fā)電側(cè)：資源和環(huán)境壓力---發(fā)電模式變化用電側(cè)：資源的優(yōu)化利用----用戶參與發(fā)生變化人類經(jīng)濟活動：電力市場88（4）其他需求的變化發(fā)電側(cè)：資源和環(huán)境壓力---發(fā)電模式89（5）技術(shù)發(fā)展提供了可能性現(xiàn)代量測、通信、計算機、自動化等技術(shù)快速發(fā)展促使我們：研究未來電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)前沿構(gòu)想（理論創(chuàng)新）并解決實現(xiàn)這一構(gòu)想的關(guān)鍵技術(shù)問題（技術(shù)創(chuàng)新）20（5）技術(shù)發(fā)展提供了可能性現(xiàn)代量測、通信、計算機、自動化90空間區(qū)域：分散自治的局部電網(wǎng)控制，分解協(xié)調(diào)的全局電網(wǎng)模型；時間尺度：規(guī)劃、計劃、調(diào)度、控制在時間尺度上的協(xié)調(diào)優(yōu)化；實現(xiàn)時間過程的協(xié)調(diào)；目標功能：安全、經(jīng)濟、電能質(zhì)量、環(huán)保等多目標協(xié)調(diào)優(yōu)化雖然以上概念過去都有實施，但重視不夠，需要在實際電網(wǎng)調(diào)度控制中具體落實。（6）三維協(xié)調(diào)的解決方案21空間區(qū)域：分散自治的局部電網(wǎng)控制，分解協(xié)調(diào)的全局電網(wǎng)模型913、（二次系統(tǒng)）技術(shù)發(fā)展的突破223、（二次系統(tǒng)）技術(shù)發(fā)展的突破92傳感器技術(shù)–電子式互感器，物聯(lián)網(wǎng)測量技術(shù)－同步測量（PMU）RTU測量有效值－解決穩(wěn)態(tài)問題，解決預防控制問題，解決靜態(tài)緊急控制問題PMU測量瞬時值－解決動態(tài)問題，解決動態(tài)緊急控制問題通信技術(shù)－光纖通信，全光纖網(wǎng)（包括變電站內(nèi)部）已有可能計算機技術(shù)－超級計算機，微機集群，云計算23傳感器技術(shù)–電子式互感器，物聯(lián)網(wǎng)934、未來電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)244、未來電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)4.1控制中心調(diào)度控制技術(shù)944.1控制中心調(diào)度控制技術(shù)25（1）控制中心信息支撐技術(shù)向分布式、一體化、標準開放的全面信息支撐發(fā)展集中式的主備機模式逐漸向分布式的多機系統(tǒng)發(fā)展軟件平臺將向基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源、基于中間件和智能代理的功能分布式軟件結(jié)構(gòu)發(fā)展實現(xiàn)面向服務的架構(gòu)。95（1）控制中心信息支撐技術(shù)向分布式、一體化、標準開放的全面信實現(xiàn)同源、完備、標準的分布式一體化數(shù)據(jù)和參數(shù)共享平臺。實現(xiàn)廠站和控制中心之間、同級控制中心相互之間以及控制中心內(nèi)部不同業(yè)務部門之間的分布式數(shù)據(jù)和參數(shù)共享。RTU將和PMU融合，SCADA將和WAMS融合，為電網(wǎng)在線分析決策和控制提供不同時間尺度的廣域測量數(shù)據(jù)。96實現(xiàn)同源、完備、標準的分布式一體化數(shù)據(jù)和參數(shù)共享平臺。27在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)向高靈敏度、高可靠性、智能價廉的方向發(fā)展智能的人機交互，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過更加友好的方式來實現(xiàn)多感官互動的人機交流，給調(diào)度員提供“數(shù)據(jù)量少、信息量大”的輸出97在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)向高靈敏度、高可靠性、智能價廉的方向發(fā)展28（2）電網(wǎng)安全防御類技術(shù)從局部向全局、從離線向在線、從基于邏輯的向基于分析的、從基于斷面的向基于過程的、從單一防御向綜合安全防御發(fā)展廣泛使用安全校核及輔助決策，進行網(wǎng)省協(xié)同安全校核，進行安全校核和輔助決策的滾動計算離線運行方式計算將縮短計算周期，實現(xiàn)在線計算，提高安全校核的精益程度。98（2）電網(wǎng)安全防御類技術(shù)從局部向全局、從離線向在線、從基于邏“實時”、“跟蹤”、“遞歸”地反映不同事件之間的變化，面向事件過程，持續(xù)進行N-1計算。需要進行繼電保護定值和安全自動裝置定值的在線校核。模糊繼電保護和安全穩(wěn)定控制之間的界限，實現(xiàn)廣域保護和控制一體化。電網(wǎng)穩(wěn)定控制將逐步向“在線計算、在線刷新策略表”的模式過渡。99“實時”、“跟蹤”、“遞歸”地反映不同事件之間的變化，面向事（3）電網(wǎng)運行優(yōu)化類技術(shù)向廠站和控制中心兩級分布式分解協(xié)調(diào)的調(diào)度控制模式發(fā)展實現(xiàn)規(guī)劃、計劃、調(diào)度、控制的時間尺度的優(yōu)化協(xié)調(diào)實現(xiàn)調(diào)度計劃應用和網(wǎng)絡分析應用之間的協(xié)調(diào)由調(diào)度員主動請求向計算機自動執(zhí)行發(fā)展，實現(xiàn)精益化、自動化、智能化、互動化100（3）電網(wǎng)運行優(yōu)化類技術(shù)向廠站和控制中心兩級分布式分解協(xié)調(diào)的適應大規(guī)模可再生能源接入，開發(fā)相適應的調(diào)度控制技術(shù)，該技術(shù)充分考慮調(diào)度計劃、滾動計劃、實時調(diào)度、實時控制之間的協(xié)調(diào)，在各個環(huán)節(jié)消納不確定因素進行運行風險評估，基于風險安排阻塞調(diào)度101適應大規(guī)?？稍偕茉唇尤?，開發(fā)相適應的調(diào)度控制技術(shù)，該技術(shù)充（4）廣域動態(tài)監(jiān)測、分析和決策向基于廣域動態(tài)分析決策基礎上的廣域動態(tài)安全穩(wěn)定控制方向發(fā)展研究基于PMU/WAMS的高級應用，為電網(wǎng)廣域動態(tài)安全穩(wěn)定控制設計動態(tài)管理系統(tǒng)大腦，實現(xiàn)基于全局電網(wǎng)在線分析決策的安全穩(wěn)定控制利用PMU進行電網(wǎng)動態(tài)模型和參數(shù)在線辨識102（4）廣域動態(tài)監(jiān)測、分析和決策向基于廣域動態(tài)分析決策基礎上的4.2變電站自動化技術(shù)1034.2變電站自動化技術(shù)34（1）電子式互感器互感器由電磁式向電子式發(fā)展，實現(xiàn)高可靠、高精度、全息、全景的信息測量目標實現(xiàn)電量和非電量全面的數(shù)據(jù)采集發(fā)展幾個關(guān)鍵技術(shù)：運行可靠性技術(shù)、測量品質(zhì)技術(shù)、標準與檢測技術(shù)104（1）電子式互感器互感器由電磁式向電子式發(fā)展，實現(xiàn)高可靠、高（2）變電站數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控向一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化發(fā)展，變電站設備實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)過程層數(shù)字化、間隔層一體化集成和站控層智能化實現(xiàn)RTU和PMU數(shù)據(jù)的融合，實現(xiàn)遠動和保信系統(tǒng)的融合，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集與信息訪問平臺實現(xiàn)變電站廣域關(guān)聯(lián)、配合、交互105（2）變電站數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控向一次設備智能化、二次設備網(wǎng)絡化發(fā)采用先進傳感器、通信、信息、自動控制、人工智能技術(shù)，對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一斷面無損采集，統(tǒng)一建立變電站實時全景模型廣域信息交互及信息安全防護技術(shù)，研究智能變電站運維和試驗技術(shù)，研究智能變電站的相關(guān)技術(shù)和標準體系106采用先進傳感器、通信、信息、自動控制、人工智能技術(shù)，對電網(wǎng)運（3）變電站內(nèi)智能化高級應用廠站和控制中心之間、廠站內(nèi)部各應用之間向分散、自治模式發(fā)展，實現(xiàn)高級應用的分布式智能化“變電站—調(diào)度中心兩級分布式分析決策”模式整合站內(nèi)不同專業(yè)分散功能，實現(xiàn)站內(nèi)高級數(shù)據(jù)處理、智能告警與綜合分析決策107（3）變電站內(nèi)智能化高級應用廠站和控制中心之間、廠站內(nèi)部各應（4）智能變電站傳統(tǒng)變電站發(fā)展為數(shù)字化變電站再發(fā)展到智能變電站108（4）智能變電站傳統(tǒng)變電站發(fā)展為數(shù)字化變電站394.3通信系統(tǒng)技術(shù)1094.3通信系統(tǒng)技術(shù)40建立和全局電網(wǎng)分層分布調(diào)度控制相適應的通信系統(tǒng)建立信息通信標準規(guī)范體系，實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務流三流合一全光纖通信系統(tǒng)給基于網(wǎng)絡的控制提供了可能性（需要考慮時延對控制性能的影響）變電站內(nèi)部通信網(wǎng)絡化110建立和全局電網(wǎng)分層分布調(diào)度控制相適應的通信系統(tǒng)41研究通信保障技術(shù)、信息融合及信息分析技術(shù)、智能家庭能量控制及其與電網(wǎng)互動通信技術(shù)等，為智能電網(wǎng)各階段發(fā)展提供全面、及時和準確一致的信息支持實現(xiàn)智能電網(wǎng)信息與應用的高度融合與集成保證在突發(fā)事件、重大事故和自然災害事件出現(xiàn)時，能快速建立起事發(fā)地點與總部的通信鏈路，建立起對事發(fā)現(xiàn)場的通信調(diào)度指揮能力。111研究通信保障技術(shù)、信息融合及信息分析技術(shù)、智能家庭能量控制及5、幾個值得關(guān)注的技術(shù)問題1125、幾個值得關(guān)注的技術(shù)問題431135.1分層分區(qū)的分布式建模技術(shù)按照調(diào)度機構(gòu)設置分層分區(qū)建模通過標準化技術(shù)、模型拼接、潮流匹配、在線自適應等值等技術(shù)，實現(xiàn)：分布式建模（保證責權(quán)清晰）全局電網(wǎng)模型的建立（滿足電網(wǎng)物理規(guī)律）局部電網(wǎng)控制中心功能的實現(xiàn)（空間維協(xié)調(diào)）445.1分層分區(qū)的分布式建模技術(shù)按照調(diào)度機構(gòu)設置分層分區(qū)114縱向（上下級）之間橫向（平級）之間（1）各級調(diào)度機構(gòu)之間的信息分層－輸電層面（水平）（2）控制中心和廠站之間的信息分層－變電層面（垂直）過去EMS如何建立網(wǎng)絡模型？未來EMS如何建立網(wǎng)絡模型？45縱向（上下級）之間（1）各級調(diào)度機構(gòu)之間的信息分層－1155.2計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和軟件支持平臺技術(shù)代替主備機模式，過渡到基于集群計算機的分布式計算模式基于智能代理（MAS）的計算處理機制計算資源和計算任務的動態(tài)分配計算機負荷平衡機制適應信息分層的分布式數(shù)據(jù)庫465.2計算機系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和軟件支持平臺技術(shù)代替主備機模1165.3不同時間尺度信息的管理和應用秒級和毫秒級廣域RTU數(shù)據(jù)（秒級）、廣域PMU數(shù)據(jù)（毫秒級）的管理和應用。分階段實施。故障錄波數(shù)據(jù)（時間尺度更?。?/p>

多態(tài)數(shù)據(jù)的管理和綜合利用475.3不同時間尺度信息的管理和應用秒級和毫秒級1175.4控制中心和變電站之間的互動

－智能代理技術(shù)（1）變電站內(nèi)部分散、自治：變電站內(nèi)部全數(shù)字化和網(wǎng)絡化。過去分別獨立的功能被集成、被融合；在外部少量協(xié)調(diào)情況下，獨立完成自身功能變電站對外的表現(xiàn)是一個黑匣子。外部電網(wǎng)變化作為變電站的輸入，變電站作為一個整體給出相應的響應（輸出），其內(nèi)部細節(jié)被屏蔽。485.4控制中心和變電站之間的互動

－智118作為一個獨立的系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站內(nèi)的狀態(tài)估計等高級應用功能，實現(xiàn)變電管理系統(tǒng)（SMS）接受電網(wǎng)控制中心的指令，實現(xiàn)保護定值的在線自適應修改；廣域保護裝置（SPS）和各種安全自動裝置的協(xié)調(diào)：在變電站之間（橫向）在變電站和電網(wǎng)控制中心之間（縱向）49作為一個獨立的系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站內(nèi)的狀態(tài)估計等高級應用功能（2）系統(tǒng)級控制中心將變電站作為一個節(jié)點，進行全局電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制中心對各變電站下達協(xié)調(diào)指令，實現(xiàn)全局電網(wǎng)的優(yōu)化運行119（2）系統(tǒng)級505.5PMU帶來的技術(shù)變革引入帶時標的同步相量信息，改變?nèi)祟惛兄锢黼娋W(wǎng)的手段，如何進而改善對電網(wǎng)的調(diào)度控制水平？RTU－SCADA－EMS高級應用軟件＝>穩(wěn)態(tài)監(jiān)視；預先、預防、預控；即時靜態(tài)緊急控制PMU－WAMS－基于PMU的高級應用DEMS

＝>動態(tài)監(jiān)視；即時動態(tài)緊急控制PMU基于物理響應，但需和數(shù)值仿真相結(jié)合1205.5PMU帶來的技術(shù)變革引入帶時標的同步相量信息，改變5.6聚納大規(guī)?？稍偕茉措娫吹恼{(diào)度控制策略（1）特點隨機性、間歇性、不確定性需要大量配套常規(guī)可調(diào)節(jié)電源需要Smart的調(diào)度控制策略需要在時間尺度上逐級消納不確定性；需要在控制模式上分散自治，協(xié)調(diào)互動1215.6聚納大規(guī)模可再生能源電源的調(diào)度控制策略（1）特點52122電網(wǎng)正常安全運行狀態(tài)下的優(yōu)化控制電網(wǎng)正常不安全運行狀態(tài)下的預防控制電網(wǎng)在緊急狀態(tài)下的安全控制靜態(tài)緊急動態(tài)緊急5.7電網(wǎng)實時閉環(huán)控制高級應用

53電網(wǎng)正常安全運行狀態(tài)下的優(yōu)化控制5.7電網(wǎng)實時閉環(huán)控制1235.8新型人機交互和可視化認知科學原理和人機工程技術(shù)相結(jié)合利用地理信息（GIS）進行可視化表達；三維可視化表達（餅、柱、棒、流等，立體等高、輪廓、調(diào)控靈敏度、趨勢等）；視頻技術(shù)在人機交互中的應用。多感官生動的可視化表達545